原创 中国打破垄断!黄维院士团队攻克有机发光难题,柔性显示迎新篇
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2025-11-16 21:41:03
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2025 年 11 月 10 日,中国科学院院士黄维领衔的西北工业大学团队,在顶级期刊《自然・光子学》发表了一项颠覆性成果。

他们解决了困扰有机发光晶体管领域多年的核心难题,不仅让器件性能创下全球新纪录,更给柔性显示、可穿戴设备、光通信等产业打开了全新空间。

这项技术看似专业,其实和我们每个人都息息相关 —— 未来的手机可能薄如纸片,智能手表充电一次能用数周,柔性屏能随意弯折甚至卷起来带走。

一、十年卡脖子:有机发光技术的三大致命难题

有机发光晶体管是种 "全能器件",既能像 LED 那样发光,又能像晶体管那样精准控电。

它本来是下一代显示技术的核心,但多年来一直被三个问题卡住脖子,没法大规模应用。

第一个难题是单层结构发光效率太低,光子刚产生就被浪费,亮度和清晰度上不去。

第二个是多层结构的电流传输不平衡,电子和空穴跑得快慢不一样,能量损耗严重。

第三个更关键,光子容易被困在器件内部,没法有效发射出来,既费电又影响显示效果。

这三个瓶颈让全球科研团队头疼了十几年,一直没人能拿出完整的解决方案,导致相关产业只能停留在实验室阶段。

二、核心创新:特殊结构 + 新型材料的双重突破

黄维团队的厉害之处,在于找到了一套 "组合拳",把三个难题一起解决了。

他们最关键的创新,是设计了非对称交错电极结构。这种结构看着简单,却能精准控制电子和空穴的传输路径,让两者刚好在发光层相遇复合。

这就像给载流子画好了路线图,既避免了相互干扰,又让能量集中在该发光的地方,从根源上解决了传输不平衡的问题。

在材料上,团队也下了大功夫,专门研发了具有平衡双极传输特性的新型主体材料。

这种材料通过优化分子结构,让电子和空穴的传输速度刚好匹配,还增强了电子亲和性,彻底改变了传统材料 "偏科" 的问题。

更让人惊喜的是,他们开发的图案化器件阵列,有效显示区域占比超过 60%,电路能耗损耗仅 5.6%,兼顾了显示效果和低功耗。

三、数据说话:三色器件性能全面超越国际水平

一项技术好不好,最终得用数据来证明。

黄维团队研发的红、绿、蓝三色器件,各项核心指标都大幅超越现有技术,创下全球新高。

红色器件的发光效率达到 18.4%,电流效率 26.9 坎德拉安培,最大亮度更是冲到了 16110 坎德拉每平方米。

绿色器件表现更惊艳,发光效率 21.2%,电流效率 78.0 坎德拉每安培,最大亮度 19577 坎德拉每平方米,几乎是传统技术的数倍。

蓝色器件也不示弱,发光效率 14.4%,电流效率 31.7 坎德拉每安培,最大亮度 4383 坎德拉每平方米,满足高端显示的严苛要求。

这些数据意味着,我们以后用的显示设备,不仅画面更清晰、色彩更逼真,还能大幅降低功耗,解决续航焦虑。

四、产业变革:柔性显示、光通信迎颠覆性升级

这项技术突破不是实验室里的 "纸上谈兵",而是已经具备了产业化潜力,将给多个行业带来变革。

在柔性显示领域,它能让屏幕变得更薄、更轻、更柔韧。以后的手机、平板可能薄如纸张,折叠屏的弯折寿命大幅提升,甚至能做出可卷曲的便携设备。

相比传统 OLED 技术,有机发光晶体管的电流控制更精准,驱动电压更低,为大面积柔性显示铺平了道路。

可穿戴设备领域将直接受益,低功耗特性让智能手表、健康监测贴片等产品,充电一次就能使用数周,不用再频繁充电。

高亮度特性还能保证在户外强光下,屏幕依然清晰可见,提升使用体验。

光通信领域也迎来新机遇,有机发光晶体管的高速开关特性,适合用于可见光通信和光互联技术。

在 5G、物联网、智能城市建设中,这种低成本、低功耗的通信方案,可能成为重要选择。

从产业格局来看,中国在有机发光显示领域起步虽晚,但这次突破让我们在下一代显示技术上抢占了先机,为京东方TCL 华星等企业提供了核心技术支撑。

当然,技术要实现大规模产业化,还面临一些挑战。有机材料的长期稳定性、复杂的制造工艺、高性能材料的成本控制,都是需要逐步解决的问题。

但随着技术不断成熟和产业链完善,这些难题终将被攻克。

未来几年,我们很可能会看到基于这项技术的柔性显示、可穿戴设备陆续上市,彻底改变我们的生活方式。

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